小型甘蔗收获机切割性能影响试验研究

2 5 6 机械 设 计 与 制造 Ma c hi n e r y De s i g n Ma n u f a c t u r e 第 1 1 期 2 0 1 5年 l 1月 小型甘蔗收获机切割性能影响试验研究 麻芳兰 蔡力 申科 戴小标 广西大学 机械工程学院 广西 南宁5 3 0 0 0 4 摘要 切割系统位于物流通道的前方 是小型甘蔗收获机的重要部件 直接影响到整个收获环节 为了提高小型甘蔗收 获机的甘蔗切割质量 利用综合评价方法 在 自制的切割试验平台上进行单因素试验研究 试验结果表明 刀盘转速与进 给速度对甘蔗切割质量有显著影响 甘蔗根数对切割质量无显著影响 将试验结果的根部断面裂纹数 最大裂纹长度 最 大裂纹厚度及截面台阶数指标综合成单一指标并且对综合评价指标进行分析 得出刀盘转速为 8 0 0 ff m i n 进给速度为 0 4 m s 砍蔗质量最好 该文为小型甘蔗收获机的机械设计提供参考 关键词 甘蔗收获机 切割性能 评价指标 切割质量 中图分类号 T H1 6 2 2 5 5 3 文献标识码 A 文章 编号 1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 1 5 l 1 0 2 5 6 0 3 E x p e r i me n t a l Re s e a r c h o n t h e Cu t t i n g Pe rf o r ma n c e o f Sma l l Su g a r c a n e Ha r v e s t e r MA F a n g l a n C AI L i S HEN Ke DAI Xi a o b i a o C o l l e g e o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g G u a n g x i U n i v e r s i t y G u a n g x N a n n i n g 5 3 0 0 04 C h i n a Ab s t r a c t C u t t i n g s y s t e m l o c a t e d i n f r o n t o ft h e I o g i s t i c s c h a n n e l i s t h e k e y c o m p o n e n t of s u g a r c a n e h a r v e s t e r a n d i s d i r e c t l y r e l a t e d t O t h e w o r k i n gp e 咖丌 n n e oft h e m a c h i n e E x p e r i m e n t a l r e s e a r c h o n t h e s e lfd e v e l o p e d e x p e r i m e n t p l at f o r m e d t h e c o m p r e h e n s i v e e v a l u atio n m e t h o d t o i m p r o v e t h e q u di t y ofc u t t i n g ofs ma l l s u g arc a n e h a r v e s t e r T h e e x p e r i me n t r e s u l t s s h o w t h a t t h e r o t a t i n gs p e e d o fc u t t e r a n dt h e e d s p e e d h a v e 8 s t i m p a c t o n t h e q u a l i t y ofc u t t i n g h o w e v e r t h e n u m b e r o f s u g a r c a m h a s n o t T h e mu l t i i n d e x s u c h珊 r o o t s e c t i o n n u m b e r ofc r a c k s t h e m a x i mu m c r a c k l e n g t h t h e m a x i mu m c r o s s s e c t ion a l c r ack a n d t h e t h i c k n e s s of t h e n u mb e r o f s t e p s o l e c h a n g e d i n t o s i n g l e e C o m p r e h e n s i v e e v a l u atio n o f t e s t r e s u l t s are ana l y z e d g e t t i n gt h is t he s p e e d o fc u t t e r of8 0 0 r m i n t h e f e e d s p e e d of0 4 m s is t h e o p t i m a l c o mb i n a t i o n I t C an p r o v i d e r e f e r e n c e f o r t h e me c h anic a l d e s i g n oft h e s m a l l w h o l e s t al k s u g arc a n e h a r v e s t e r Ke y Wo r d s S u g a r c a n e Ha r v e s t e r C u t t i n g P e r f o r ma n c e E v a l u a t i o n T h e Qu a l i t y o f C u t t i n g 1引言 广西是我国最主要的甘蔗原材料基地 种植的面积占到我 国糖料总面积的6 5 左右 甘蔗糖的总产量也占到我国糖总产量 的 6 0 以上 1 1 长期以来 广西的甘蔗收获还是以人工为主 人工 收获支出是机械化收获的 7 1 0 倍目 导致收获成本高 生产效率 低 严重制约了农业经济的发展 可见收获机械化已经成为当前 提高甘蔗产业效益的迫切要求 目前国外的甘蔗收获机主要以大 型切段式联合甘蔗收获机为主 机械化程度高 效率高 但是只适 合平坦的地势 然而广西甘蔗种植地块面积小 地形地貌复杂 且 以丘陵地区为主口 因此国外的大型切断式甘蔗收获机并不适应 我国的国情 这就决定了小型整秆式甘蔗收获机是我国目前研制 的重要机型 小型甘蔗收获机的切割系统位于收获系统的前端 其切割性能直接关系到甘蔗的收获质量 国内外的学者对切割系 统的切割作了大量的理论分析与试验研究 文献哗r 对大型甘蔗 收获机研究了切割器动态性能 提高了切割器的切割效率 文献 得出切割参数与破头率的影响 这些研究为甘蔗收获机的机械设 计提供 了一定 的理论基础 在试验研究中发现 收获机的行走速 度 刀盘转速等直接影响甘蔗根部的破头率 并通过根部断面裂纹 数 最大裂纹长度 最大裂纹厚度及截面台阶数等指标综合体现日 从提高砍蔗质量 降低破头率出发 综合利用模糊理论与试验方法 研究甘蔗的切割性能 通过综合评价方法将不同的考察指标转化成 单指标问题 最后通过直观分析得出影响切割器切割甘蔗的因子 2甘蔗切割试验装置设计 甘蔗的切割试验主要考察的是砍蔗质量 圆盘甘蔗切割器 实现甘蔗切割需要两个运动 切割器刀盘的旋转运动 切割器与 甘蔗的相对进给运动 设计的切割器 如图 1 所示 刀盘的直径是 3 8 0 m m 刀盘的回转直径是5 0 0 m m 刀片的材料是 6 5 Mn 安装矩 形刀片两把 用螺钉固定在刀盘上 来稿 日期 2 0 1 5 0 4 1 4 基金项 目 国家 自然科学基金资助项 目 5 1 4 6 5 0 0 4 广西 自然科学基金资助项 目 2 0 1 4 G X N S F AA1 1 8 3 8 1 广西制造系统与先进制造技术重点实验室项 目 1 3 0 5 1 0 9 S 0 2 作者简介 麻芳兰 1 9 7 6 女 广西横县人 副教授 博士研究生 硕士生导师 主要研究方向 先进制造技术 C A D C A E 2 5 8 机械 设 计 与制 造 No 1 1 NO V 201 5 表 4甘蔗根数单因素试验结果 Ta b 4 E x p e r i me n t Re s u lt s o f t h e Nu mb e r o f Su g ar c a n e 3 3 2试验结果分析 根据单因素方差分析法 以综合评分值作为统计量 在显著 水平 a 0 1 的情况下 分别对刀盘转速 进给速度 砍蔗根数进行 单因素方差分析 计算结果 如表 5 一 表 7所示 表 5刀盘转速方差分析 T a b 5 Va r i a n c e An a l y s i s o f t h e Ro t a t i n g Sp e e d o f Cu e r 表 6进给速度方差分析 T ab 6 Va r i a n c e An aly s i s o f t h e F e e d Sp e e d 表 7甘蔗根数方差分析 Ta b 7 Va r i a n c e An a l y s i s o f t h e Nu mb e r o f Su g a r c a n e 综合分析可以得出 1 刀盘转速与进给速度对综合指标有显著影响即对砍蔗 质量有显著影响 甘蔗根数对于砍蔗质量没有显著影响 2 综合评分越小越好 通过分析可知当刀盘转速 8 0 0 r m i n 进给速度 0 4 m s 的时候 相对于其他水平来说 切割甘蔗质量最 好即甘蔗收获机切割性能最好 4结论 1 刀盘转速和进给速度对砍蔗质量有显著影响 甘蔗根数 对砍蔗质量没有显著影响 2 刀盘转速为8 0 0 d m i n 与进给速度为 0 4 m s 时 切割性能最好 参考文献 1 侯佳 广西蔗糖产业发展现状与分析 J 新经济 2 0 1 4 Z1 1 8 2 0 Ho u J i a De v e l o p m e n t s t a t u s a n d a n a l y s i s o f G u a n g x i s u g a r i n d u s t r y J Ne wE c o n o m y 2 0 1 4 Z 1 1 8 2 0 2 莫清 贵 甘 蔗品种对机 械化收割的影 E J 1 广西职业技术学 院学报 2 0 1 2 3 1 2 1 5 Mo Q i n g g u i D i s c u s s i o n o n t h e i n f l u e n c e o f s u g a r c a n e v a r i e t y o n t h e m e c h a n i z e d h a r v e s t J J o u m a l o f G u a n g x i V o c a t i o n al a n d T e c h n i c a l C al l e g e 2 0 1 2 3 1 2 1 5 3 闫晓明 广西甘蔗生产机械化 困境与出路 J 农业部管理干部学院学 报 2 0 1 3 4 3 2 3 6 Y a n X i a o rui n g S u g a r c a n e me c h a n i z a t i o n i n G u a n g x i p r o b l e ms a n d s o l u t i o n s J J o u r n a l o f A g r i c u l t u r al M a n a g e m e n t I n s t i t u t e o f M i n i s t r y o f Ag n c u l t u r e 2 0 1 3 4 3 2 3 6 4 莫建霖 刘庆庭 我国甘蔗收获机械化技术探讨 J 农机化研究 2 0 1 3 3 1 2 1 8 Mo J i a n l i n L iu Qi n g ri n g D i s c u s s i o n o n t h e me c h a n i z a t i o n t e c h n o l o g y o f s u g a r c a n e h a r v e s t i n g i n C h i n a J J o u r n alo f g c u l t u r a l Me c h ani z a t i o n R e s e a r c h 2 0 1 3 3 1 2 1 8 5 G u p t a C P O d o u fi M F D e s i g n o f t h e r e v o l v i n g k n i f e t y p e s u g ar c a n e b a s e c u t t e r J T r a n s a c t i o n o f t h e A S A E 1 9 9 2 3 5 6 1 7 4 7 1 7 5 2 6 吕勇 杨坚 单圆盘甘蔗切割器影响破头率的运动学仿真 J 农业机械 学报 2 0 0 8 4 5 0 5 5 L v Y o n g Y a n g J i a n S i mu l a t i v e k i n e m a t i c s a n al y s i s o n t h e a f f e c t i n g f a c t o r s o f r a t e o f b r o k e n b i e n n i a l r o o t o f s i n g l e b a s e c u t t e r o f s u g a r c a n e h a r v e s t e r J T r a n s a c t i o n s o f t h e C h i n e s e S o c i e t y f o r A c u l t u r al M a c h i n e ry 2 0 0 8 4 5 0 5 5 7 陈国晶 赵冰 单圆盘甘蔗切割器切割破头率影响机理研究 J 农机化 研究 2 0 1 0 1 O 4 7 5 0 C h e n g G u o j i n g Z h a o B i n g T h e I m p a c t Me c h a n i s m a n al y s e s o f t h e r a t e o f b r o k e nb i e n n i a l r o o t o f t h e s i n g l e b a s e c u t t e r J J o u r n a l o f A c u l t u r a l Me c h a n i z a t i o n R e s e a r c h 2 0 1 0 1 0 4 7 5 0 8 胡珊珊 履带式小型甘蔗收割机虚拟样机仿真分析及实验研究 D 南 宁 广西大学 2 0 0 5 H u S h a n s h a r L T h e v i r t u alp r o t o t y p i n g s i mu l a t i o n a n a l y s i s a n d e x p e r i me n t s t u d y o f p e d r a i l m i n i t y p e s u g a r c ane h a r v e s t e r D N a n n i n g G u a n g x i U n i v e r s i t y 2 0 0 5 9 J B 厂 r 3 2 7 5 9 2 甘蔗收获机械试验方法I s 北京 机械电子工业部机械 标准研究所 1 9 9 2 J B r 3